一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，包括电流量测模块、信号隔离模块、稳压跟随模块、温度量测模块、控制器模块、驱动隔离模块以及充电限流电路，所述电流量测模块采集到的电流信号，经过信号隔离模块传输至稳压跟随模块，电流信号进一步消抖滤波处理后传输给控制器模块；温度量测模块将采集到的温度信号传输给控制器模块；控制器模块将接收到的电流信号和温度信号分别进行转换处理，同时进行数据合法性检测，控制器依据合法的电流和温度信号，运用非奇异终端滑模算法计算并输出相应占空比的PWM波到数字隔离驱动模块，驱动充电限流电路工作。驱动充电限流电路工作。驱动充电限流电路工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置


[0001]本专利技术属于储能锂电池充电限流技术，具体涉及基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]当前，由太阳能光伏板、光伏储能逆变器和储能锂电池组成的家庭微电网凭借清洁、资源丰富、成本低等特点日渐成为趋势，储能锂电池作为其中的重要环节受到各方的重视，稳定、可靠、安全、长寿命是对储能锂电池的评价指标。
[0003]储能锂电池组在使用过程中，在充电末端、电池电量极低、电池温度高等工况下，需要小电流对其进行充电，否则会出现电池组无法充满、电池组寿命衰减过快、影响电池组安全等问题，所以，在部分工况下需要对储能锂电池组进行限流充电。
[0004]中国专利(申请号为201220125377.6)公开了一种电池管理系统中的限流充电电路，主要利用MAX5019芯片搭配周围电路实现充电限流功能，该电路完全依赖MAX5019芯片，对充电电流调整的快速响应有所不足，且充电限流的电流值固定，无法根据工况进行调整，同时需依赖底板部分电路，无法独立使用。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置及其控制方法。
[0006]技术方案：本专利技术的基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置及其控制方法，包括电流量测模块、信号隔离模块、稳压跟随模块、温度量测模块、控制器模块、驱动隔离模块、充电限流电路，所述电流量测模块采集到的电流信号，经过信号隔离模块传输至稳压跟随模块，电流信号进一步消抖滤波处理后传输给控制器模块；所述温度量测模块将采集到的温度信号传输给控制器模块；所述控制器模块将接收到的电流信号和温度信号分别转换处理后，进一步进行数据合法性检测，控制器依据合法的电流和温度信号，运用非奇异终端滑模算法计算并输出相应占空比的PWM波到数字隔离驱动模块，驱动充电限流电路工作。
[0007]进一步的，所述电流量测模块由精密采样电阻和运放电路构成，对电流信号进行电压转换。
[0008]进一步的，所述光电耦合模块中由光电耦合器构成光电隔离电路，对传感器的信号进行隔离，保证系统的稳定性。
[0009]进一步的，所述信号隔离模块由线性隔离器及其周边电路构成，对电流信号进行高低压的隔离。
[0010]进一步的，所述稳压跟随模块由RC滤波电路和运放电路构成，对电流信号进行滤波稳压处理。
[0011]进一步的，所述温度量测模块由温度传感器及其周边电路构成，将温度信号转换
成电压信号。
[0012]进一步的，所述控制器模块由主控芯片以及周边电路构成，对接收到的电流信号和温度信号进行具体数值的计算，并进行数据合法性检测，对合法的电流和温度数据运用非奇异终端滑模算法进行计算，并输出相应占空比的PWM波。
[0013]进一步的，所述驱动隔离模块由数字隔离器和MOS驱动电路构成，将控制器模块输出的PWM波进行隔离并驱动充电限流电路。
[0014]进一步的，所述充电限流电路由MOS管、电感、电容等器件构成的BUCK电路，根据驱动信号实现降压恒流功能。
[0015]本专利技术还公开了基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电控制方法，包括数据采集、数据处理和数据发送过程，具体包括以下步骤：
[0016]步骤一：电流量测模块将电流信号转换成电压信号，并经过一定倍数的放大后传输给信号隔离模块，经过线性隔离后，传输到稳压跟随模块；
[0017]步骤二：稳压跟随模块中的RC滤波电路对电流信号进行滤波处理，运放电路构成的电压跟随器能够增大输入阻抗降低输出阻抗，对电流信号进行快速稳压处理，然后将电流信号传输给控制器模块；
[0018]步骤三：温度量测模块对储能电池的温度和充电限流电路的温度进行采集，并传输给控制器模块；
[0019]步骤四：主控制器模块对接收到的电流信号和温度信号分别进行处理，计算出当前系统中具体的电流值和温度值，并对电流值和温度值进行合法性检测，将超范围等异常数据进行剔除；
[0020]步骤五：针对充电限流电路是一个非线性系统，且储能系统中扰动大、逆变器输出电压不稳定的特点，根据合法的电流值和温度值，控制器模块运用非奇异终端滑模算法计算出当前应输出的PWM波占空比，即充电限流电路中MOS导通的时间T
on
；
[0021]步骤六：主控模块根据计算所得的T
on
输出对应占空比的PWM波，驱动隔离模块收到PWM信号后，将隔离后的PWM波转换成MOS驱动信号，驱动充电限流电路工作，使得整个回路充电电流恒定在设定值。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023](1)本专利技术采用非奇异终端滑模控制算法，具有响应快速，鲁棒性强的特点，很好的适应于储能现场扰动多，逆变器输出不稳定的特点；
[0024](2)本专利技术能够根据工况实时调节充电限流的电流大小，更好的适用于储能电池的各种工况；
[0025](3)本专利技术不依赖于原有储能电池BMS系统，跨接到原有控制回路中即可使用，独立性强；
[0026](4)信号隔离模块和驱动隔离模块实现了控制装置与储能高压间的完全电气隔离，增强了装置的可靠性。；
附图说明
[0027]图1为本专利技术的数据流向图；
[0028]图2为本专利技术的结构示意图；
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。如图1所示，本专利技术的基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置及其控制方法，包括电流量测模块1、信号隔离模块2、稳压跟随模块3、温度量测模块4、控制器模块5、驱动隔离模块6、充电限流电路7。电流量测模块1完成对电流信号的采集，信号隔离模块2完成高低压间电流信号的隔离，稳压跟随模块3完成对电流信号的滤波稳压处理，温度量测模块4完成对温度信号的采集，控制器模块5完成对电流和温度信号的处理、控制算法的实现以及PWM 波的输出，驱动隔离模块6完成PWM波高低压间的隔离以及MOS驱动的实现，充电限流电路7完成降压恒流充电的实现。
[0030]如图2所示，本专利技术中的整个储能锂电限流装置放置于外壳(未图示)内，电流量测模块1与信号隔离模块2连接，信号隔离模块2与稳压跟随模块3连接，稳压跟随模块3与控制器模块5连接，温度量测模块4与控制器模块5连接，控制器模块5与数字隔离驱动模块6连接，数字隔离驱动模块6与充电限流电路7 模块连接。
[0031]电流量测模块1由精密采样电阻和运放电路构成，对电流信号进行电压转换，并进行初步的滤波处理。
[0032]信号隔离模块2由线性隔离器及其周边电路构成，对电流信号进行高低压间的隔离。
[0033]稳压跟随模块3由RC滤波电路和运放电路构成，对电流信号进行滤波稳压处理。
[0034]温度量测模块4由温度传感器及其周边电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：包括电流量测模块、信号隔离模块、稳压跟随模块、温度量测模块、控制器模块、驱动隔离模块、充电限流电路，所述电流量测模块采集到的电流信号，经过信号隔离模块传输至稳压跟随模块，电流信号进一步消抖滤波处理后传输给控制器模块；所述温度量测模块将采集到的温度信号传输给控制器模块；所述控制器模块将接收到的电流信号和温度信号分别转换处理后，进一步进行数据合法性检测，控制器依据合法的电流和温度信号，运用非奇异终端滑模算法计算并输出相应占空比的PWM波到数字隔离驱动模块，驱动充电限流电路工作。2.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：所述电流量测模块由精密采样电阻和运放电路构成，对电流信号进行电压转换。3.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：所述信号隔离模块由线性隔离器及其周边电路构成，对电流信号进行高低压的隔离。4.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：所述稳压跟随模块由RC滤波电路和运放电路构成，对电流信号进行滤波稳压处理。5.据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：所述温度量测模块由温度传感器及其周边电路构成，将温度信号转换成电压信号。6.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装置，其特征在于：所述控制器模块由主控芯片以及周边电路构成，对接收到的电流信号和温度信号进行具体数值的计算，并进行数据合法性检测，对合法的电流和温度数据运用非奇异终端滑模算法进行计算，并输出相应占空比的PWM波。7.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模控制的储能锂电限流充电装...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹成海，邹博，
申请(专利权)人：苏州妙益科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：